Pekka Reinikainen
Luonto on täynnä eri tavoin syntyvää väriloistoa, säihkettä ja kauneutta
Väriloisto luonnossa on ylenpalttisen runsasta. Mitä enemmän sitä on tutkittu, sitä hienostuneemmaksi ja monimutkaisemmaksi luonnon luksussuunnittelu on osoittautunut. Luksussuunnittelun selittäminen on aina ollut kova pähkinä darvinisteille.
Pinnallisesti yksinkertaiselta näyttävä värien kirjo on osoittautunut hyvin haasteelliseksi ymmärtää. Miksi jopa helmetkin hohtavat? Miten perhoset, mutta myös monet linnut, sudenkorennot ja kuoriaiset saavat aikaan säihkyvän, sinisenä, vihreänä tai kultaisena välkkyvän loistonsa?
Hieman yksinkertaistaen voidaan sanoa, että eläinten ja luonnon pintojen väritys muodostuu pääosin kahdella tavalla: joko kemiallisesti tai mekaanisesti.
Kemiallisesti väri muodostuu pigmenteistä, jotka voivat olla peräisin eläimen ravinnosta, ympäristöstä tai ne voivat olla sisäsyntyisiä. Näistä saadaan kuitenkin vain kolme väriä, musta, keltainen ja punainen. Säihkyvä väriloisto, kuten sateenkaaren ja sinisten sävyjen heijastumat, saadaan aikaan mekaanisesti. Se on peräisin eläinten pintakudoksen hienorakenteesta sekä karvoista, höyhenistä, suomuista ja helmiäisen pintarakenteesta. Tällöin puhutaan rakenteellisista tai niin kutsutun interferenssin synnyttämistä väreistä, koska ne syntyvät kun auringonvalon kirjo suodattuu ja valo taittuu eri kudosten pienen pienissä, prismankaltaisissa rakenteissa tai helmiäisen komposiittimateriaalin hienoissa proteiinilevyissä. Näitä proteiinilevyjä on jäljellä jopa 400 miljoonan vuoden ikäisiksi väitetyissä fossiileissa, mikä on tietysti mahdotonta, koska mikrobit olisivat syöneet ne. Fossiilit ovatkin hautautuneet noin 4 500 vuotta sitten tapahtuneessa vedenpaisumuksessa. Tämä selviää juuri julkaisemastamme dvd:stä Fossiilit - katastrofin todistajat.
Valoa tuottavat rakenteet ovat kooltaan metrin miljoonasosaakin pienempiä ja päästävät läpi kulloinkin vain tiettyä valon aallonpituutta ja näin värit säihkyvät, kun eläin liikkuu tai sitä tarkastellaan eri näkökulmista.
Vaateteollisuus on aina kopioinut mielellään näitä kuvioita luonnosta jo ennen kuin niitä päästiin tekemään keinotekoisesti nanotekniikan avulla, joka on mahdollistanut muun muassa ultraviolettisäteilyä kestävien tuotteiden valmistuksen.
Perhosen siiven pienen pienien suomujen muodostamat monimutkaiset rakenteet muistuttavat eräänlaista pärekattoa ja mahdollistavat tällaisen värien ilotulituksen. Tällaisia ”päreitä” voi neliösentillä perhosen siipeä olla 60 000 kappaletta.
Kun perhosen siipeä kosketetaan sormella, siihen tarttuva ”puuteri” ei siis ole väripigmenttiä, vaan näitä siiven mikroskooppisen ”pärekaton” päreitä. Nämä ”päreet” ovat rakenteeltaan hyvin monimutkaisia. Ne ovat samanaikaisesti sekä onttoja että sylinterimäisiä ja juovaisia, jotta ne pystyvät taittamaan valoa halutulla tavalla ja valitsemaan kulloinkin tarvittavia valon aallonpituuksia ja samalla saattamaan pinnan säihkymään. Niitä matkimalla on rakennettu myös hyvin tehokkaita aurinkopaneeleita.
Morpho-perhosen loistavan sininen välkehdintä inspiroi kanadalaista nanotekniikan turvajärjestelmiä kehittävää yritystä suunnittelemaan vallankumouksellisen järjestelmän väärennettyjen seteleiden valmistamisen estämiseksi. Siihen ei tarvita mustetta eikä kemikaaleja. Nerokas järjestelmä hyödyntää valon taittumista urissa, jotka ovat kooltaan nanotasoa eli 1500 kertaa hiuksen läpimittaa pienempiä. Keksintö on väärentäjien kauhu ja tuhoisaa 650 miljardin dollarin arvoiselle rahanväärentämisteollisuudelle, koska värivaikutelmaa ei voida kopioida kopiokoneella. Tekniikka on hologrammia varmempi ja ekologisempi, sillä siinä ei käytetä väripigmenttiä eikä kemikaaleja. Näin voidaan tehokkaasti torjua erilaisia väärennöksiä. Lisäetu on, että kuva voi olla joko silmin nähtävissä mutta myös vain erikoisen lukijalaitteen havaittavissa. Kyseessä on hieno esimerkki biomimetiikan mahdollisuuksista. Tämä tarkoittaa luonnon rakenneratkaisujen soveltamista insinööritieteessä ja biomimetiikka on parhaillaan kumoamassa monissa tiedemiespiireissä uusdarvinistista näkemystä luonnosta.
Vettä hylkivä pinta
Yhdysvaltalaiset insinöörit ovat kehittäneet äärimmäisen hyvin vettä hylkivän pinnan. He saivat idean Nasturtium-kasvin lehdistä ja perhosten siivistä. Tämä uusi superhylkivä pinta pitää vaatteet kuivina ja estää lentokoneiden moottoreiden jäätymistä.
Uurtamalla pieniä uria silikonipinnalle, vesi saatiin pomppaamaan siitä 40 % tehokkaammin kuin mihin aikaisemmilla tekniikoilla oli kyetty. Luonnossa samanlaiset urat on todettu Morpho-perhosen siivissä ja Nasturtium-kasvin lehdissä. Tekemällä samanlaisia uria metalleihin, kankaisiin ja keramiikkaan saadaan uusi sukupolvi vettähylkiviä tuotteita aina teltoista tuuliturbiineihin. Mitä nopeammin pisarat pomppaavat anorakilta, sen kuivempana se pysyy. Sähkölinjat eivät enää jäädy, eivätkä ne syövy kuten ennen. Salaisuus on rakenteessa, joka sekä lisää pisaran kosketuspintaa että samalla saa sen pomppaamaan pois nopeammin. Tämä tapahtuu hajottamalla pisara epäsymmetrisiin osiin. Kun näitä rakenteita on kokeiltu, ne hylkivät vettä 40 % tehokkaammin. Hyvin alhaisissa lämpötiloissa vesi pomppasi pois ennen kuin se ehti jäätyä – tästä on hyötyä lentokoneiden moottoreissa. Tällainen pinnoite voidaan myös laittaa turbiinien siipiin tuulipuistoissa ja näin lisätä niiden tehoa.
Miten perhonen pysyy ilmassa ja miksi se lentää ”sattumanvaraisesti” mutkitellen?
Edellä mainitut nanorakenteet, joista väriloisto saa alkunsa ja jotka estävät siipien kastumisen, synnyttävät myös pieniä ilmapyörteitä, jotka tekevät perhosen mutkittelevan lennon mahdolliseksi. Mutkittelu on edullista, sillä se aiheuttaa linnuille vaikeuksia napata perhosia lennosta. Samalla tällainen leijuminen säästää ”lentopolttoainetta” jopa 15 prosenttia. Perhosen lentotekniikka on tavattoman monimutkaista. Siitä voi lukea lisää osoitteesta: Butterflies fly on designer wings
Lepakkojen tutkat ja yöperhosten ”häivesiivet”
Yöperhosten siipisuomujen nanorakenne, joka muistuttaa mehiläisten hunajakennoja, häiritsee lepakon tutkaa. Pienen pienet kennot imevät itseensä osan tutkan lähettämistä tietyn taajuisista ääniaalloista. Lepakot kaikuluotaavat Suomessa noin 20–125 kHz taajuusalueella (ihmisen kuuloalue loppuu noin 20 kHz:iin). Useiden maiden ilmavoimat käyttävät samaa tekniikkaa. Häivehävittäjät ja -lennokit näkyvät tutkassa huonosti. Tämän vuoksi Suomeen hankittiin nimenomaan F-35 hävittäjiä ja niiden sisään, tutkalta piiloon, sijoitettuja häiveohjuksia.
Eläinten nerokkaasta suunnittelusta kerron lisää TV7:ssä joka sunnuntai kello 19 uutuussarjassa Eläimet opettavat ja samannimisessä kirjassani.
Tahdotko antaa palautetta blogista? Lähetä meille sähköpostia osoitteeseen .
Blogien kirjoittajat vastaavat itse blogiensa sisällöstä. Blogitekstit ovat kirjoittajiensa mielipiteitä eivätkä välttämättä vastaa Luominen ry:n, yhdistyksen hallituksen tai hallituksen jäsenten näkemyksiä.